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地下车库通风与排烟系统的优化设计

目录
1　前言
2　地下汽车库的通风与排烟系统
3　排烟与排风系统合用的设计要点
4　结论

[关键词]地下汽车库;换气次数;排烟量

代发地下建筑论文
1　前言
在高层建筑地下汽车的通风与排烟系统设计中,由于排风要求从下部排出所需风量的三分之二,从上部排出三分之一,故给系统设计带来一定的难度。时下,所盛行的无风管诱导型通风系统是由送风风机,多台诱导风机机组和排风风机组成。其原理是由诱导风机机组喷嘴射出的逆向高速气流,诱导经过处理的空气,在无风管的条件下,将其送到人们希望送到的区域。这在一定程度上简化了设计,降低了地下车库的层高,有一定的经济意义。但在地下车库大于2000m2时,需另设排烟系统,排烟系统需另设风管与风机,故其经济意义并不十分明显。新的地下汽车库防火规范规定的排烟量大幅降低并接近排风量。如果通风与排烟的气流组织能统一,则通风与排烟系统即可合一,就会大大简化地下汽车库通风及排烟系统的设计、施工及运行管理。

2　地下汽车库的通风与排烟系统
目前确定地下汽车库排风量的方法,大体上可分为二类,一类是按换气次数估算,另一类则是按全面通风换气量进行计算。属于第一类的按换气次数估算为“一般排风量不少于6次/时,送风量不少于5次/时,地下汽车库排气量分上、下两部分,下部排出三分之二,上部排出三分之一”。此处未区别不同情况,用统一的换气次数估算。另有规范指出:“汽车库单层设计时,可按换气次数计算,当层高H>3m,按3m计算体积,当层高H<3m时,按实际高度计算车库体积。汽车出入频度较大时,排气量按6次/时计算;出入频度一般时,排气量按5次/时计算;出入频度较小时,排气量按4次/时计算。“按汽车出入频度的不同给出不同的换气次数(不同的排气量)更合理一些。汽车库防火设计新规范有二个新的变化:一是将防烟分区面积扩大到2000m2;二是将排烟量减少到6次/时。实施新规范使排风量与排烟量比较接近,此时使排风与排烟系统合并的主要障碍将是平时排风要求从下部排风三分之二,从上部排风三分之一,而排放烟是全部从上部排。实际上略加分析就可以看出暖通设计规范中关于“当有害气体或蒸汽密度比空气大,且不会形成稳定上升气流时,宜从房间上部地带排出所需风量的三分之一,从下部地带排出三分之二。”的规定对汽车库并不适用,这里关键有二个问题:一是有害气体的密度;二是稳定的上升气流。汽车库有害气体密度。汽车发动机在怠速工况下尾气中主要成分是CO和NOx。CO的分子量是28,O℃时CO的密度是1.25kg/m3。20℃时CO的密度是1.1647kg/m3,若汽车尾气中的CO的浓度为55000mg/m3,则20℃时一立方米空气中CO所占的体积为:0.047m3,20℃时空气的密度为1.2047kg/m3,则1m3空气质量增加1.888克。空气密度减少到1.2047-0.001888=1.202812公斤。与空气密度相比为0.9984,即混合气体比空气密度减少千分之1.6。NOx换算成N2O5,其分子量为108,20℃时密度为4.49kg/m3,NOx的最大排放浓度为9.92kg/m3,同样计算出混合物密度增加到1.2047kg/m3时空气密度增加百万分之六。由于CO的排放浓128安阳师范学院学报　　　　　　　　　　　　　　　　　2004年度远大于NOx排放浓度,可以综合认为汽车尾气是稍轻于空气的混合物。应当指出,即使N2O5的排放浓度增加100倍,实际每立方米空气中仅增加0.7268克,而如果空气温度变化1℃,可使空气浓度增减4g/m3左右。由此可知气体混合物因温度变化而引起的密度变化,远大于有害气体或蒸汽所引起的密度变化。因此汽车库内有害气体或蒸汽浓度的分布,主要取决于因温差而起的对流气流,有害气体或蒸汽自身的密度影响较小。即使像汞蒸汽这样密度很大的蒸汽,在有较强对流时也会出现在车间上部,只能说没有对流的情况下,密度大于空气的有害气体才会集中在房间的下部,这种情况通常是不多见的。汽车库稳定的上升气流。汽车排出的尾气的温度为500~550℃,应视为较强的对流气流。因此,温度为500~550℃且密度稍轻于空气的汽车尾气,不会积聚在车库的下部,从下部排风三分之二的规定是不合理的。暖通空调规范需从下部排风的规定不适用于汽车。另外美国建筑法规采暖通风与空气调节设计规范规定:有害气体及蒸汽的密度小于作业地带空气密度;有害气体及蒸汽的密度大于作业地带空气密度且伴有稳定上升热气流时,需从作业地带(即下部区域)排出三分之一风量。有害气体及蒸汽密度大于或等于作业地带空气密度,且不伴有稳定热气流,需从作业地带排除三分之二的风量。但并未规定有害气体及蒸汽的密度小于作业地带空气密度,且伴有稳定热气流这种情况,需从作业地带排风,从这方面也可以看出,有害气体及蒸汽密度小于空气密度且伴有稳定热流,不需从下部排风。综上所述,汽车库排风可全部从上部排,从而可实现大型地下汽车库的通风与排烟系统合而为一,这将大大减化通风与排烟系统的设计施工及运行管理。

3　排烟与排风系统合用的设计要点
排烟和排风合用系统,既可节省投资,又能提高系统运行可靠性,还可避免日常的试运行检查,是较有实用价值的一种系统形式。其系统设计,基本上应遵循排烟系统的设计原则,要点如下:1)风机宜优先采用离心式风机,它在耐热性能、抗变形等方面优于轴流风机。若采用轴流风机,应选择专用的高温排烟风机。2)风机入口设280℃防火阀。3)对于每个防烟分区,单台风机排烟量不少于7200m3/h。4)风管采用非燃材料制作,风管壁厚满足排烟风管厚度要求。5)排烟风速:金属风管不大于20m/s,混凝土风道不大于15m/s,排烟口处风速不大于10m/s。6)排烟口应采用常开型,排烟口沿走道方面附近空全出口边缘的最小水平距离不应小于1.5m。7)排烟系统为两个以上防烟分区共用,排烟时只打开着火区排烟口,其它防烟分区排烟口关闭。

4　结论
1)经计算与分析认为暖通空调设计规范规定当有害气体的蒸汽密度比空气大,且不会形成稳定的上升气流时,宜从房间上部地带排出所需风量的三分之一,从下部排出三分之二,并不适用于汽车库,因为汽车库尾气密度稍小于空气,且能形成稳定上升气流。2)汽车库防火设计新规范规定高层民用建筑地下汽车库排气量为6次/时,本文提出的通风量为6次/时左右,排风可全部从车库上部排出,这样高层民用建筑地下汽车车库的通风与烟系统可实现合一。将大大简化汽车库通风与排烟系统的设计、施工及运行管理。[参考文献][1]高层民用建筑设计防火规范.GB50045-95.[2]通风与空调工程施工质量验收规范. GB50243-2002.[3]汽车库、修车库、停车场设计防火规范.GB50067-97


[摘　要]通过分析大型地下车库通风与排烟系统的几种设计形式分析计算了不需要从下部排风的根据与理由,结合实际情况,得出了地下汽车库的通风与排烟系统的风量及气流组织,基本上可以合一的结论,同时讨论了通风与排烟系统合一时,系统如何转换的若干问题。